सेलूलोज़ ईथर एपॉक्सी रेज़िन पर
अपशिष्ट कपास और चूरा का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है, और क्षार में हाइड्रोलाइज किया जाता हैसेलूलोज़ ईथर18% क्षार और योजक की एक श्रृंखला की कार्रवाई के तहत। फिर ग्राफ्टिंग के लिए एपॉक्सी राल का उपयोग करें, एपॉक्सी राल और क्षार फाइबर का दाढ़ अनुपात 0.5:1.0 है, प्रतिक्रिया तापमान 100 है°सी, प्रतिक्रिया समय 5.0 घंटे है, उत्प्रेरक खुराक 1% है, और ईथरिफिकेशन ग्राफ्टिंग दर 32% है। प्राप्त एपॉक्सी सेलूलोज़ ईथर को अच्छे प्रदर्शन के साथ एक नए कोटिंग उत्पाद को संश्लेषित करने के लिए 0.6mol Cel-Ep और 0.4mol CAB के साथ मिश्रित किया जाता है। उत्पाद संरचना की पुष्टि आईआर से की गई थी।
मुख्य शब्द:सेलूलोज़ ईथर; संश्लेषण; कैब; कोटिंग गुण
सेल्यूलोज ईथर एक प्राकृतिक बहुलक है, जो संघनन से बनता हैβ-ग्लूकोज. सेल्युलोज में उच्च स्तर का पोलीमराइजेशन, अच्छा अभिविन्यास और अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है। इसे रासायनिक रूप से सेल्युलोज (एस्टरीफिकेशन या ईथरिफिकेशन) का उपचार करके प्राप्त किया जा सकता है। सेलूलोज़ डेरिवेटिव की एक श्रृंखला, इन उत्पादों का व्यापक रूप से प्लास्टिक, बायोडिग्रेडेबल लंच बॉक्स, हाई-एंड ऑटोमोटिव कोटिंग्स, ऑटो पार्ट्स, प्रिंटिंग स्याही, चिपकने वाले आदि में उपयोग किया जाता है। वर्तमान में, नई संशोधित सेलूलोज़ किस्में लगातार उभर रही हैं, और अनुप्रयोग क्षेत्र हैं लगातार विस्तार हो रहा है, धीरे-धीरे एक फाइबर उद्योग प्रणाली बन रही है। यह विषय चूरा या अपशिष्ट कपास का उपयोग करके लाइ द्वारा छोटे रेशों में हाइड्रोलाइज किया जाता है, और फिर रासायनिक रूप से ग्राफ्ट किया जाता है और एक नए प्रकार की कोटिंग बनाने के लिए संशोधित किया जाता है जिसे दस्तावेज़ में रिपोर्ट नहीं किया गया है।
1. प्रयोग
1.1 अभिकर्मक और उपकरण
अपशिष्ट कपास (धोया और सुखाया हुआ), NaOH, 1,4-ब्यूटेनडियोल, मेथनॉल, थियोयूरिया, यूरिया, एपॉक्सी राल, एसिटिक एनहाइड्राइड, ब्यूटिरिक एसिड, ट्राइक्लोरोइथेन, फॉर्मिक एसिड, ग्लाइऑक्सल, टोल्यूनि, सीएबी, आदि (शुद्धता सीपी ग्रेड है) . संयुक्त राज्य अमेरिका की निकोलेट कंपनी द्वारा निर्मित मैग्ना-आईआर 550 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग सॉल्वेंट टेट्राहाइड्रोफ्यूरान कोटिंग द्वारा नमूने तैयार करने के लिए किया गया था। टीयू-4 विस्कोमीटर, एफवीएक्सडी3-1 प्रकार का निरंतर तापमान स्व-नियंत्रित इलेक्ट्रिक सरगर्मी प्रतिक्रिया केतली, वीहाई जियांगवेई केमिकल मशीनरी फैक्ट्री द्वारा निर्मित; घूर्णी विस्कोमीटर NDJ-7, Z-10MP5 प्रकार, शंघाई तियानपिंग इंस्ट्रूमेंट फैक्ट्री द्वारा निर्मित; आणविक भार को उब्बेलोहडे चिपचिपाहट द्वारा मापा जाता है; पेंट फिल्म की तैयारी और परीक्षण राष्ट्रीय मानक जीबी-79 के अनुसार किया जाएगा।
1.2 प्रतिक्रिया सिद्धांत
1.3 संश्लेषण
एपॉक्सी सेलूलोज़ का संश्लेषण: एक स्थिर तापमान वाले स्व-नियंत्रित विद्युत सरगर्मी रिएक्टर में 100 ग्राम कटा हुआ कपास फाइबर जोड़ें, एक ऑक्सीडेंट जोड़ें और 10 मिनट के लिए प्रतिक्रिया करें, फिर 18% की एकाग्रता के साथ एक लाइ बनाने के लिए शराब और क्षार जोड़ें। संसेचन के लिए त्वरक ए, बी, आदि जोड़ें। 12 घंटे के लिए वैक्यूम के तहत एक निश्चित तापमान पर प्रतिक्रिया करें, 50 ग्राम क्षारीय सेलूलोज़ को फ़िल्टर करें, सुखाएं और तौलें, घोल बनाने के लिए मिश्रित विलायक जोड़ें, विशिष्ट आणविक भार के साथ उत्प्रेरक और एपॉक्सी राल जोड़ें, 90 ~ 110 तक गर्म करें℃ईथरीकरण प्रतिक्रिया के लिए 4.0 ~ 6.0h जब तक कि अभिकारक मिश्रणीय न हो जाएं। अतिरिक्त क्षार को निष्क्रिय करने और हटाने के लिए फॉर्मिक एसिड मिलाएं, जलीय घोल और विलायक को अलग करें, 80 से धोएं℃सोडियम नमक हटाने के लिए गर्म पानी डालें और बाद में उपयोग के लिए सुखा लें। आंतरिक चिपचिपाहट को उब्बेलोहडे विस्कोमीटर से मापा गया था और चिपचिपाहट-औसत आणविक भार की गणना साहित्य के अनुसार की गई थी।
एसीटेट ब्यूटाइल सेलूलोज़ साहित्य विधि के अनुसार तैयार किया जाता है, 57.2 ग्राम परिष्कृत कपास का वजन करें, 55 ग्राम एसिटिक एनहाइड्राइड, 79 ग्राम ब्यूटिरिक एसिड, 9.5 ग्राम मैग्नीशियम एसीटेट, 5.1 ग्राम सल्फ्यूरिक एसिड मिलाएं, विलायक के रूप में ब्यूटाइल एसीटेट का उपयोग करें, और प्रतिक्रिया करें योग्य होने तक एक निश्चित तापमान, सोडियम एसीटेट डालकर निष्क्रिय किया जाता है, अवक्षेपित किया जाता है, फ़िल्टर किया जाता है, धोया जाता है, फ़िल्टर किया जाता है और बाद में उपयोग के लिए सुखाया जाता है। सेल-ईपी लें, उचित मात्रा में सीएबी और विशिष्ट मिश्रित विलायक जोड़ें, गर्म करें और एक समान मोटी तरल बनाने के लिए 0.5 घंटे तक हिलाएं, और कोटिंग फिल्म की तैयारी और प्रदर्शन परीक्षण जीबी -79 विधि का पालन करें।
सेल्युलोज एसीटेट के एस्टरीफिकेशन की डिग्री का निर्धारण: सबसे पहले सेल्युलोज एसीटेट को डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड में घोलें, गर्म करने और हाइड्रोलाइज करने के लिए क्षार घोल की एक पैमाइश मात्रा डालें, और क्षार की कुल खपत की गणना करने के लिए हाइड्रोलाइज्ड घोल को NaOH मानक घोल से टाइट्रेट करें। पानी की मात्रा का निर्धारण: नमूने को 100~105 पर ओवन में रखें°सी को 0.2 घंटे तक सूखने दें, तौलें और ठंडा होने के बाद जल अवशोषण की गणना करें। क्षार अवशोषण का निर्धारण: एक मात्रात्मक नमूने का वजन करें, इसे गर्म पानी में घोलें, मिथाइल वायलेट संकेतक जोड़ें, और फिर 0.05mol/L H2SO4 के साथ अनुमापन करें। विस्तार की डिग्री का निर्धारण: 50 ग्राम नमूने का वजन करें, इसे कुचलें और इसे एक स्नातक ट्यूब में डालें, विद्युत कंपन के बाद मात्रा पढ़ें, और विस्तार की डिग्री की गणना करने के लिए इसकी तुलना क्षाररहित सेलूलोज़ पाउडर की मात्रा से करें।
2. परिणाम और चर्चा
2.1 क्षार सांद्रता और सेलूलोज़ सूजन की डिग्री के बीच संबंध
NaOH समाधान की एक निश्चित सांद्रता के साथ सेलूलोज़ की प्रतिक्रिया सेलूलोज़ के नियमित और व्यवस्थित क्रिस्टलीकरण को नष्ट कर सकती है और सेलूलोज़ को फूला सकती है। और लाइ में विभिन्न क्षरण होते हैं, जिससे पोलीमराइजेशन की डिग्री कम हो जाती है। प्रयोगों से पता चलता है कि सेलूलोज़ की सूजन की डिग्री और क्षार बंधन या सोखना की मात्रा क्षार की सांद्रता के साथ बढ़ती है। तापमान बढ़ने के साथ हाइड्रोलिसिस की डिग्री बढ़ जाती है। जब क्षार सांद्रता 20% तक पहुँच जाती है, तो हाइड्रोलिसिस की डिग्री t=100 पर 6.8% होती है°सी; t=135 पर हाइड्रोलिसिस की डिग्री 14% है°सी. साथ ही, प्रयोग से पता चलता है कि जब क्षार 30% से अधिक होता है, तो सेलूलोज़ श्रृंखला विखंडन की हाइड्रोलिसिस की डिग्री काफी कम हो जाती है। जब क्षार सांद्रता 18% तक पहुँच जाती है, तो पानी की सोखने की क्षमता और सूजन की डिग्री अधिकतम होती है, सांद्रता बढ़ती रहती है, तेजी से एक पठार तक गिरती है, और फिर लगातार बदलती रहती है। वहीं, यह बदलाव तापमान के प्रभाव के प्रति काफी संवेदनशील है। समान क्षार सांद्रता के तहत, जब तापमान कम होता है (<20°सी), सेल्युलोज की सूजन की डिग्री बड़ी है, और पानी की सोखने की मात्रा बड़ी है; उच्च तापमान पर, सूजन की डिग्री और पानी सोखने की मात्रा महत्वपूर्ण होती है। कम करना।
विभिन्न जल सामग्री और क्षार सामग्री वाले क्षार फाइबर को साहित्य के अनुसार एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण विधि द्वारा निर्धारित किया गया था। वास्तविक ऑपरेशन में, सेलूलोज़ की सूजन की डिग्री को बढ़ाने के लिए एक निश्चित प्रतिक्रिया तापमान को नियंत्रित करने के लिए 18% ~ 20% लाइ का उपयोग किया जाता है। प्रयोगों से पता चलता है कि 6 ~ 12 घंटे तक गर्म करके प्रतिक्रिया करने वाले सेलूलोज़ को ध्रुवीय विलायक में भंग किया जा सकता है। इस तथ्य के आधार पर, लेखक का मानना है कि सेल्युलोज की घुलनशीलता क्रिस्टलीय खंड में सेल्युलोज अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड विनाश की डिग्री में एक निर्णायक भूमिका निभाती है, इसके बाद इंट्रामोल्युलर ग्लूकोज समूहों सी 3-सी 2 के हाइड्रोजन बांड विनाश की डिग्री होती है। हाइड्रोजन बंधन विनाश की डिग्री जितनी अधिक होगी, क्षार फाइबर की सूजन की डिग्री उतनी ही अधिक होगी, और हाइड्रोजन बंधन पूरी तरह से नष्ट हो जाएगा, और अंतिम हाइड्रोलाइज़ेट एक पानी में घुलनशील पदार्थ है।
2.2 त्वरक का प्रभाव
सेल्युलोज क्षारीकरण के दौरान उच्च-क्वथनांक अल्कोहल जोड़ने से प्रतिक्रिया तापमान बढ़ सकता है, और कम मात्रा में प्रोपेलेंट जैसे कि कम अल्कोहल और थायोयूरिया (या यूरिया) जोड़ने से सेल्युलोज के प्रवेश और सूजन को काफी बढ़ावा मिल सकता है। जैसे-जैसे अल्कोहल की सांद्रता बढ़ती है, सेलूलोज़ का क्षार अवशोषण बढ़ता है, और जब सांद्रता 20% होती है तो अचानक परिवर्तन बिंदु होता है, जो यह हो सकता है कि मोनोफंक्शनल अल्कोहल सेलूलोज़ के साथ हाइड्रोजन बांड बनाने के लिए सेलूलोज़ अणुओं में प्रवेश करता है, जिससे सेलूलोज़ को रोका जा सकता है। अणु श्रृंखलाओं और आणविक श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बंधन विकार की डिग्री को बढ़ाते हैं, सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं और क्षार सोखने की मात्रा को बढ़ाते हैं। हालाँकि, समान परिस्थितियों में, लकड़ी के चिप्स का क्षार अवशोषण कम होता है, और वक्र उतार-चढ़ाव वाली स्थिति में बदलता है। यह लकड़ी के चिप्स में सेलूलोज़ की कम सामग्री से संबंधित हो सकता है, जिसमें बड़ी मात्रा में लिग्निन होता है, जो शराब के प्रवेश में बाधा डालता है, और इसमें पानी प्रतिरोध और क्षार प्रतिरोध अच्छा होता है।
2.3 ईथरीकरण
1% बी उत्प्रेरक जोड़ें, विभिन्न प्रतिक्रिया तापमानों को नियंत्रित करें, और एपॉक्सी राल और क्षार फाइबर के साथ ईथरीकरण संशोधन करें। ईथरीकरण प्रतिक्रिया गतिविधि 80 पर कम है°C. सेल की ग्राफ्टिंग दर केवल 28% है, और ईथरीकरण गतिविधि 110 पर लगभग दोगुनी हो गई है°C. विलायक जैसी प्रतिक्रिया स्थितियों को ध्यान में रखते हुए, प्रतिक्रिया तापमान 100 है°सी, और प्रतिक्रिया समय 2.5 घंटे है, और सेल की ग्राफ्टिंग दर 41% तक पहुंच सकती है। इसके अलावा, ईथरीकरण प्रतिक्रिया (<1.0h) के प्रारंभिक चरण में, क्षार सेलूलोज़ और एपॉक्सी राल के बीच विषम प्रतिक्रिया के कारण, ग्राफ्टिंग दर कम होती है। सेल ईथरिफिकेशन डिग्री की वृद्धि के साथ, यह धीरे-धीरे एक सजातीय प्रतिक्रिया में बदल जाता है, इसलिए प्रतिक्रिया गतिविधि में तेजी से वृद्धि हुई, और ग्राफ्टिंग दर में वृद्धि हुई।
2.4 सेल ग्राफ्टिंग दर और घुलनशीलता के बीच संबंध
प्रयोगों से पता चला है कि एपॉक्सी राल को क्षार सेलूलोज़ के साथ ग्राफ्ट करने के बाद, उत्पाद की चिपचिपाहट, आसंजन, जल प्रतिरोध और थर्मल स्थिरता जैसे भौतिक गुणों में काफी सुधार किया जा सकता है। घुलनशीलता परीक्षण सेल ग्राफ्टिंग दर <40% वाला उत्पाद कम अल्कोहल-एस्टर, एल्केड रेजिन, पॉलीएक्रेलिक एसिड रेजिन, ऐक्रेलिक पिमारिक एसिड और अन्य रेजिन में घुल सकता है। सेल-ईपी राल में स्पष्ट घुलनशील प्रभाव होता है।
कोटिंग फिल्म परीक्षण के साथ संयुक्त, 32% ~ 42% की ग्राफ्टिंग दर वाले मिश्रणों में आम तौर पर बेहतर संगतता होती है, और <30% की ग्राफ्टिंग दर वाले मिश्रणों में खराब संगतता और कोटिंग फिल्म की कम चमक होती है; ग्राफ्टिंग दर 42% से अधिक है, कोटिंग फिल्म का उबलता पानी प्रतिरोध, अल्कोहल प्रतिरोध और ध्रुवीय कार्बनिक विलायक प्रतिरोध कम हो जाता है। सामग्री अनुकूलता और कोटिंग प्रदर्शन में सुधार करने के लिए, लेखक ने सेल-ईपी और सीएबी के सह-अस्तित्व को बढ़ावा देने के लिए इसे और अधिक घुलनशील और संशोधित करने के लिए तालिका 1 में सूत्र के अनुसार सीएबी जोड़ा। मिश्रण एक लगभग सजातीय प्रणाली बनाता है। मिश्रण की संरचना इंटरफ़ेस की मोटाई बहुत पतली होती है और नैनो-कोशिकाओं की स्थिति में होने का प्रयास करती है।
2.5 सेल के बीच संबंध—ईपी/सीएबी सम्मिश्रण अनुपात और भौतिक गुण
सीएबी के साथ मिश्रण करने के लिए सेल-ईपी का उपयोग करते हुए, कोटिंग परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि सेलूलोज़ एसीटेट सामग्री के कोटिंग गुणों, विशेष रूप से सुखाने की गति में काफी सुधार कर सकता है। सेल-ईपी के शुद्ध घटक को कमरे के तापमान पर सुखाना मुश्किल है। सीएबी जोड़ने के बाद, दोनों सामग्रियों में स्पष्ट प्रदर्शन पूरकता है।
2.6 एफटीआईआर स्पेक्ट्रम का पता लगाना
3. निष्कर्ष
(1) कपास सेलूलोज़ 80 पर फूल सकता है°सी >18% सांद्रित क्षार और योजकों की एक श्रृंखला के साथ, प्रतिक्रिया तापमान बढ़ाता है, प्रतिक्रिया समय बढ़ाता है, सूजन और गिरावट की डिग्री बढ़ाता है जब तक कि यह पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड न हो जाए।
(2) ईथरीकरण प्रतिक्रिया, सेल-ईपी मोलर फ़ीड अनुपात 2 है, प्रतिक्रिया तापमान 100 है°सी, समय 5 घंटे है, उत्प्रेरक खुराक 1% है, और ईथरीकरण ग्राफ्टिंग दर 32% ~ 42% तक पहुंच सकती है।
(3) सम्मिश्रण संशोधन, जब सेल-ईपी: सीएबी = 3: 2 का दाढ़ अनुपात, संश्लेषित उत्पाद का प्रदर्शन अच्छा होता है, लेकिन शुद्ध सेल-ईपी का उपयोग कोटिंग के रूप में नहीं किया जा सकता है, केवल चिपकने वाले के रूप में।
पोस्ट समय: जनवरी-16-2023